Estudio comparativo, económico y técnico para el diseño y simulación de un edificio de estructura metálica de tres pisos con pórticos resistentes de perfiles cuadrados huecos y pórticos de perfiles IPS
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Date
2025-02
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Publisher
Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica, Carrera de Ingeniería Mecánica
Abstract
In Ecuador, progress has been made in new methods and alternatives for structural design. In this research, two analyses have been generated: one with square profile columns and beams, and another with IPS profiles, following the current Ecuadorian Construction Regulations. The purpose is to examine the contribution of composite columns in moment-resistant frames and compare their advantages with other types of elements, based on the theory investigated.
The present study is experimental, since through a mathematical model using specialized software in structural analysis, structural characteristics for the design were found, including the dimensions of the structural elements and the amount of steel used. The objective is to obtain results that allowed the structural behavior of the building to be evaluated and generating an economic analysis.
Finally, through a linear analysis, it was observed that the calculated drifts are satisfactory in both cases, being lower than the permissible limit of floor drifts established by the NEC regulations of 0.02. For the IPS profile structure, the drifts were 0.0032 in the X direction and 0.0039 in the Y direction, while for the square profiles they were 0.0079 in the X direction and 0.0086 in the Y direction. Indicating that both structures meet the requirements of the regulations in terms of drifts, but in terms of structural performance the IPS profiles have a better performance, the square profiles having a hollow geometry, this is a lower cost option, therefore the most economically optimal decision will fall on the designer.
Description
En Ecuador, se ha avanzado en nuevos métodos y alternativas de diseño estructural. En esta investigación, se han generado dos análisis: uno con columnas y vigas de perfiles cuadrados, y otro con perfiles IPS, siguiendo la Normativa Ecuatoriana de la Construcción, vigente. El propósito es examinar la contribución de las columnas compuestas en pórticos resistentes a momentos y comparar sus ventajas con otros tipos de elementos, basándose en la teoría investigada.
El presente estudio es experimental, ya que a través de un modelo matemático utilizando un software especializado en análisis estructural se encontró características estructurales para el diseño, incluyendo las dimensiones de los elementos estructurales y la cantidad de acero utilizada. El objetivo es obtener resultados que permitieron evaluar el comportamiento estructural del edificio y generando un análisis económico.
Finalmente, mediante un análisis lineal, se observó que las derivas calculadas son satisfactorias en ambos casos, siendo inferiores al límite permisible de derivas de piso establecido por la normativa NEC de 0.02. Para la estructura de perfiles IPS, las derivas fueron de 0.0032 en dirección X y 0.0039 en dirección Y, mientras que para los perfiles cuadrados fueron de 0.0079 en dirección X y 0.0086 en dirección Y. Indicando que ambas estructuras cumplen con los requisitos de la normativa en cuanto a derivas, pero en cuanto a desempeño estructural los perfiles IPS tiene un mejor comportamiento, los perfiles cuadrados al tener una geometría hueca, esta es una opción de menor costo, por lo tanto recaerá en el diseñador la toma de decisión económicamente más optima.
Keywords
DISEÑO ESTRUCTURAL, PERFILES ESTRUCTURALES, COSTOS-BENEFICIO, ANÁLISIS LINEAL, PREDIMENSIONAMIENTO